JP4500409B2 - カラーフィルタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーフィルタ、特に反射型や半透過型の液晶表示装置用のカラーフィルタ、に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、フラットディスプレイとして、カラーの液晶表示装置が注目されており、このカラー液晶表示装置は反射型と透過型とに分けられる。反射型のカラー液晶表示装置は、例えば、複数の色(通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色)からなる着色層(必要に応じてブラックマトリックスや平坦化層も備える)と透明電極層を備えたカラーフィルタと、アルミニウム等の金属からなる反射電極層と薄膜トランジスタ(TFT素子)を備えたTFTアレイ基板とを所定の間隙をもたせて向かい合わせ、この間隙部に液晶層が形成されるとともに、カラーフィルタ上(観測者側)には位相差板、偏光板および前方散乱板が設けられた構造である。上記の前方散乱板は、光散乱機能を有するものであり、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するために設けられている。
【0003】
しかしながら、従来の反射型カラー液晶表示装置では、前方散乱板の存在により、液晶表示装置の輝度低下、色特性低下を来すという問題があった。これは、前方散乱板の色付きによるものであった。また、前方散乱板の存在により、視差(像ボケ)が発生するという問題もあった。上記の輝度低下は、前方散乱板をカラーフィルタ上(観測者側)に配設する従来の反射型カラー液晶表示装置では避けられない問題である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題に対し、カラーフィルタ内に光散乱性微粒子を含有させることにより、カラーフィルタ自体に光散乱性を付与することが一案として考えられる。これにより、前方散乱板を不要とすることができるので、前方散乱板の存在に伴う上記問題をある程度解決することが可能である。
【0005】
しかしながら、光散乱性微粒子により十分な光散乱性機能を付与しようとすると、結果として光散乱性層が厚膜となる場合が生じる。例えば通常の保護膜等は膜厚が2μm以下であるが、光散乱機能膜の場合には0.5〜20μm程度の膜厚となる場合もあり得る。この場合、当該層を形成する組成物中に少しでもカラーフィルタの色特性に悪い影響を与える着色成分が存在すると、厚膜になるほどこの着色が強調されてしまう。ここで、着色成分としては、樹脂成分や重合開始剤等が考えられ、これらは熱硬化型や光硬化型にかかわらず、淡黄色から赤色を有していることが知られている。
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、前方散乱板を不要にするとともに、高輝度で視差(像ボケ)が無く、かつ色特性の劣化を防止して優れた色特性を実現可能なカラーフィルタを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、基板と、複数色の着色パターンからなる着色層とを少なくとも含んでなるカラーフィルタであって、光散乱性微粒子と、色特性の補正のための色材とを含有してなることを特徴とする、カラーフィルタを提供する。
【0008】
ここで、上記カラーフィルタが前記光散乱性微粒子および前記色材の両方を含有する層を有するのが好ましい。また、ヘイズ値が10〜90の範囲内にあり、全光線透過率が30%以上であるのが好ましい。
【0009】
本発明の好ましい態様としての第1の態様は、前記基板が透明であり、前記着色層の外側に積層される透明電極層をさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記透明基板と前記着色層との間に光散乱層として含有されてなるカラーフィルタである。
【0010】
本発明の好ましい態様としての第2の態様は、前記基板が透明であり、前記着色層の外側に積層される透明電極層をさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記着色層に含有されてなるカラーフィルタである。
【0011】
本発明の好ましい態様としての第3の態様は、前記基板が透明であり、前記着色層の外側に積層される平坦化層と、該平坦化層の外側に積層される透明電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記平坦化層に含有されてなるカラーフィルタである。
【0012】
本発明の好ましい態様としての第4の態様は、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記反射電極層と前記着色層との間に光散乱層として含有されてなるカラーフィルタである。
【0013】
本発明の好ましい態様としての第5の態様は、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記着色層に含有されてなるカラーフィルタである。
【0014】
本発明の好ましい態様としての第6の態様は、前記着色層の外側に積層される平坦化層と、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記平坦化層に含有されてなるカラーフィルタである。
【0015】
本発明の好ましい態様としての第7の態様は、前記基板が透明であり、前記着色層の外側に積層される透明電極層をさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が、前記透明基板と前記着色層との間に光散乱層として含有され、かつ、少なくとも1色以上の前記着色パターンにも含有されてなるカラーフィルタである。
【0016】
本発明の好ましい態様としての第8の態様は、前記基板が透明であり、前記着色層の外側に積層される平坦化層と、前記平坦化層の外側に積層される透明電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記平坦化層、および、少なくとも1色以上の前記着色パターンに含有されてなるカラーフィルタである。
【0017】
本発明の好ましい態様としての第9の態様は、前記基板が透明であり、前記着色層の外側に積層される平坦化層と、該平坦化層の外側に積層される透明電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記透明基板と前記着色層との間に光散乱層として含有され、かつ、前記平坦化層にも含有されてなるカラーフィルタである。
【0018】
本発明の好ましい態様としての第10の態様は、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記反射電極層と前記着色層との間に光散乱層として含有され、かつ、少なくとも1色以上の前記着色パターンにも含有されてなるカラーフィルタである。
【0019】
本発明の好ましい態様としての第11の態様は、前記着色層の外側に積層される平坦化層と、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記平坦化層に含有され、かつ、少なくとも1色以上の前記着色パターンにも含有されてなるカラーフィルタである。
【0020】
本発明の好ましい態様としての第12の態様は、前記着色層の外側に積層される平坦化層と、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱性微粒子が前記反射電極層と前記着色層との間に光散乱層として含有され、かつ、前記平坦化層にも含有されてなるカラーフィルタである。
【0021】
また、本発明の別の好ましい態様によれば、上記第1〜第3のいずれかの態様のカラーフィルタと、透明な基板上に、駆動素子層、反射電極層、および透明電極層がこの順に積層され、光散乱性微粒子が前記反射電極層と前記透明電極層の間に光散乱層と含有されてなる電極基板とにより、液晶層が挟持されてなる、液晶表示装置が提供される。
【0022】
また、本発明のさらに別の好ましい態様によれば、上記第4〜第6のいずれかの態様のカラーフィルタと、透明な基板上に透明電極層が積層され、光散乱性微粒子が前記透明基板と透明電極層の間に光散乱層として含有されてなる表示側基板とにより液晶層が挟持されてなる、液晶表示装置が提供される。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカラーフィルタについて具体的に説明する。
【0024】
カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、反射型や半透過型の液晶表示装置用のカラーフィルタであって、基板と、複数色の着色パターンからなる着色層とを少なくとも含んでなる。そして、このカラーフィルタ内に、光散乱性微粒子と、色特性の補正のための色材とを含有させる。このようにカラーフィルタ内に光散乱微粒子を含有させることで、カラーフィルタ自体に光散乱機能を付与することができる。このため、カラーフィルタ上(観測者側)に前方散乱板を配設することを不要にすることができる。しかも、カラーフィルタ内に色特性の補正のための色材を含有させることにより、光散乱微粒子の添加に伴う色特性の低下を確実に補うことができるので、優れた色特性を実現することができる。したがって、従来の前方散乱板を付加することに伴う視差(像ボケ)、ならびに輝度および色特性の低下が解消された、高画質の液晶表示装置を実現することが可能となる。
【0025】
また、色材を含有させることにより、所望の色特性を付与して、様々な分光仕様に容易に対応させることができる。さらには、厚膜に伴う着色性に拘束されることなく、製造に適した材料を幅広く選択することができるので、生産性を向上できるという利点もある。
なお、本発明のカラーフィルタは前方散乱板と併用するように構成されてもよい。この場合においても、前方散乱板の付加に伴う輝度および色特性の低下をカラーフィルタ自体の色特性補正で確実に補うことができるので、カラーフィルタ製造とは別の工程で製造された反射型カラー液晶表示装置においても、表示画像は輝度が高く色特性に優れたものとなる。
【0026】
光散乱性微粒子、および色特性の補正のための色材を含有させる層は特に限定されず、それぞれカラーフィルタ内の少なくとも1つの層に含有させることができる。また、光散乱微粒子および/または色材を2層以上に含有させてもよい。
【0027】
本発明の好ましい態様によれば、光散乱性微粒子および色材の両方を含有する層を有する構成とする。これにより、光散乱性および色特性の補正を一つの層で行うことができるので、1工程で形成できることから生産性がよく、容易に分光特性の制御ができる点から好ましい。
【0028】
(a)基板
本発明における基板としては、特に限定されないが、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側に配設されるタイプのカラーフィルタの場合にあっては、透明であることが必要である。なお、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側と反対側に配設されるタイプのカラーフィルタの場合にあっては、基板は必ずしも透明である必要はない。
【0029】
(b)着色層
本発明における着色層は、複数色の着色パターンからなるものである。複数色の着色パターンとしては、赤色着色パターン、緑色着色パターン、および青色着色パターンとから構成するのが一般的である。このような着色パターンは公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、また、各着色パターンも、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等を採用することができ、特に限定されない。
【0030】
なお、本発明のカラーフィルタは、着色層もしくは光散乱性着色層を構成する各着色パターンの間に位置するようにブラックマトリックスを備えるものであってもよい。この場合、ブラックマトリックスは遮光性樹脂、クロム等の金属により形成することができる。
【0031】
(c)光散乱性微粒子
本発明における光散乱性微粒子は、光散乱作用を有する微粒子であり、好ましい例としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機物、アクリル系樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の有機物、あるいは、これらの2種以上の混合系等の微粒子を挙げることができる。これらの中でも、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、およびその混合系樹脂や共重合体が透明性、耐久性の点で好ましい。これらの微粒子は、平均粒径が0.1〜5.0μm、好ましくは0.1〜4.0μm、より好ましくは0.1〜2.0μmの範囲であり、平均粒径が0.1μm未満では、散乱効果が殆ど得られない。なお、光散乱性微粒子は、散乱効果を上げるため、球状であることが好ましい。
【0032】
(d)色特性の補正のための色材
本発明における色特性の補正のための色材としては、特に限定されないが、有機顔料、無機顔料、染料等、通常用いられる色材を使用することができる。また、有機または無機の顔料および染料を組み合わせて使用してもよい。なお、色材の添加量は、所望の色特性を実現することができるように適宜決定すればよく、特に限定されない。
【0033】
有機顔料の好ましい例としては次のようなものが挙げられる。i)青色顔料としては、C.I.Pigment Blue 15, C.I.Pigment Blue 15:3, C.I.Pigment Blue 15:4, C.I.Pigment Blue 15:6, C.I.Pigment Blue 22, C.I.Pigment Blue 60, C.I.Pigment Blue 64等が、ii)バイオレット顔料としては、C.I.Pigment Violet 19, C.I.Pigment Violet 23, C.I.Pigment Violet 29, C.I.Pigment Violet 30, C.I.Pigment Violet 31, C.I.Pigment Violet 36, C.I.Pigment Violet 37, C.I.Pigment Violet 38, C.I.Pigment Violet 40, C.I.Pigment Violet 42, C.I.Pigment Violet 47, C.I.Pigment Violet 48, C.I.Pigment Violet 49, C.I.Pigment Violet 50等が、iii)緑色顔料としては、C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Green 10, C.I.Pigment Green 36等が、iv)赤色顔料としては、C.I.Pigment Red 5, C.I.Pigment Red 9, C.I.Pigment Red 10, C.I.Pigment Red 17, C.I.Pigment Red 23, C.I.Pigment Red 88, C.I.Pigment Red 97, C.I.Pigment Red 119, C.I.Pigment Red 122, C.I.Pigment Red 123, C.I.Pigment Red 144, C.I.Pigment Red 149, C.I.Pigment Red 155, C.I.Pigment Red 166, C.I.Pigment Red 168, C.I.Pigment Red 177, C.I.Pigment Red 179, C.I.Pigment Red 180, C.I.Pigment Red 190, C.I.Pigment Red 192, C.I.Pigment Red 198, C.I.Pigment Red 207, C.I.Pigment Red 209, C.I.Pigment Red 215, C.I.Pigment Red 216, C.I.Pigment Red 217, C.I.Pigment Red 220, C.I.Pigment Red 223, C.I.Pigment Red 224, C.I.Pigment Red 226, C.I.Pigment Red 227, C.I.Pigment Red 228, C.I.Pigment Red 240, C.I.Pigment Red 250, C.I.Pigment Red 254, C.I.Pigment Red 48:1, C.I.Pigment Red 48:2, C.I.Pigment Red 48:3, C.I.Pigment Red 48:4, C.I.Pigment Red 52:2等が挙げられる。また、v)オレンジ顔料としては、C.I.Pigment Orange 31, C.I.Pigment Orange 36, C.I.Pigment Orange 43, C.I.Pigment Orange 51, C.I.Pigment Orange 55, C.I.Pigment Orange 59, C.I.Pigment Orange 61, C.I.Pigment Orange 71等が、vi)黄色顔料としては、C.I.Pigment Yellow 1, C.I.Pigment Yellow 3, C.I.Pigment Yellow 12, C.I.Pigment Yellow 13, C.I.Pigment Yellow 14, C.I.Pigment Yellow 16, C.I.Pigment Yellow 17, C.I.Pigment Yellow 20, C.I.Pigment Yellow 24, C.I.Pigment Yellow 55, C.I.Pigment Yellow 60, C.I.Pigment Yellow 65, C.I.Pigment Yellow 73, C.I.Pigment Yellow 74, C.I.Pigment Yellow 81, C.I.Pigment Yellow 83, C.I.Pigment Yellow 86, C.I.Pigment Yellow 93, C.I.Pigment Yellow 95, C.I.Pigment Yellow 97, C.I.Pigment Yellow 98, C.I.Pigment Yellow 99, C.I.Pigment Yellow 100, C.I.Pigment Yellow 101, C.I.Pigment Yellow 104, C.I.Pigment Yellow 106, C.I.Pigment Yellow 108, C.I.Pigment Yellow 109, C.I.Pigment Yellow 110, C.I.Pigment Yellow 113, C.I.Pigment Yellow 114, C.I.Pigment Yellow 116, C.I.Pigment Yellow 117, C.I.Pigment Yellow 119, C.I.Pigment Yellow 120, C.I.Pigment Yellow 125, C.I.Pigment Yellow 126, C.I.Pigment Yellow 127, C.I.Pigment Yellow 128, C.I.Pigment Yellow 129, C.I.Pigment Yellow 137, C.I.Pigment Yellow 138, C.I.Pigment Yellow 139, C.I.Pigment Yellow 147, C.I.Pigment Yellow 148, C.I.Pigment Yellow 150, C.I.Pigment Yellow 151, C.I.Pigment Yellow 152, C.I.Pigment Yellow 153, C.I.Pigment Yellow 154, C.I.Pigment Yellow 156, C.I.Pigment Yellow 166, C.I.Pigment Yellow 168, C.I.Pigment Yellow 175等が、vii)ブラウン顔料としては、C.I.Pigment Brown 23, C.I.Pigment Brown 25, C.I.Pigment Brown 26等が、viii)黒色顔料としては、C.I.Pigment Black 7等が挙げられる。
【0034】
無機顔料の好ましい例としては次のようなものが挙げられる。i)白色顔料としては、硫酸亜鉛、亜鉛華、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、鉛白、クレー、タルク、酸化ケイ素、硫化亜鉛、酸化チタン、チタン酸鉛等が、ii)黒色顔料としては、カーボンブラック等が、iii)黄色顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、クロム酸バリウム等が、iv)オレンジ顔料としては、赤口黄鉛、クロムバーミリオン等が、v)赤色顔料としては、ベンガラ、鉛丹等が、vi)紫色顔料としては、コバルト紫、マンガン紫等が、vii)青色顔料としては、紺青、群青等が、viii)緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、コバルトグリーン等が挙げられ、さらに蛍光顔料や蓄光顔料等を用いてもよい。
【0035】
染料の好ましい例としては、アゾ系染料、フタロシアニン系染料、アントラキノン系染料、メチン系染料、オキサジン系染料、カルボニウム系染料、キノンイミン系染料、ベンゾキノン系染料、ナフトキノン系染料、トリフェニルメタン系染料、インジゴイド系染料、ペリノン系染料、ナフタルイミド系染料、キノリン系染料、および前記染料の含金属錯塩系染料等が挙げられる。
【0036】
本発明においては、色材が含有される層は特に限定されず、カラーフィルタ内のいずれの層にも含有させることができる。特に、光散乱微粒子が着色層に含有される場合においては、着色層に含有させるのが好ましく、また、光散乱層または光散乱性平坦化層を用いる場合においては、光散乱層または光散乱性平坦化層に含有させるのが好ましい。
【0037】
本発明のカラーフィルタの好ましい態様としては、以下の第1〜第12の態様が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0038】
第1〜第6の態様によるカラーフィルタ
本発明の第1〜第6の態様によるカラーフィルタは、カラーフィルタ内の一つの層のみに光散乱性微粒子を含有させた態様である。これらの態様のうち、第1〜第3の態様によるカラーフィルタは、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側に配設されるタイプのカラーフィルタである。また、第4〜第6の態様によるカラーフィルタは、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側と反対側に配設されるタイプのカラーフィルタである。
【0039】
第1の態様によるカラーフィルタ
図1に本発明の第1の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図1に示されるカラーフィルタ1は、透明基板2と、この透明基板2上に設けた光散乱層3と、光散乱層3上に積層された着色層4、透明電極層5とを備えており、着色層4は赤色着色パターン4R、緑色着色パターン4Gおよび青色着色パターン4Bから構成されている。
【0040】
上記のカラーフィルタ1を構成する透明基板2としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。
【0041】
カラーフィルタ1を構成する光散乱層3は、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものであり、光透過性樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。
【0042】
上記の光透過性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビニルエーテル系樹脂等を挙げることができ、屈折率、透明基板2や着色層4との密着性等を考慮して、1種の単独で、または、2種以上の混合物として使用することができる。
【0043】
また、光散乱性微粒子としては、前述の(c)において挙げたものを用いることができる。光散乱層3における微粒子の含有量は0.5〜70重量%、好ましくは1.0〜50重量%の範囲であり、光散乱層3の厚みは0.5〜20μm、好ましくは1.0〜10μm程度である。
【0044】
ここで、光散乱層3による散乱光の強度を十分なもとするためには、ヘイズ値[ヘイズ値=(拡散光線透過率)/(全光線透過率)×100]を高くする必要がある。高いヘイズ値(高にごり度)を可能とするには、微粒子濃度や光散乱層の厚みを大きくする必要があるが、このとき全光線透過率および拡散光線透過率が低下するのは好ましくない。例えば、一般的な微粒子として公知の酸化チタンや炭酸カルシウムを用いた場合、微粒子濃度や光散乱層の厚みを大きくすると、粒子のもつ遮光性が発現されて、全光線透過率が著しく低下してしまう。本発明のカラーフィルタ1では、光散乱層3に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を10〜90、好ましくは25〜80、より好ましくは30〜70の範囲、全光線透過率を30%以上、拡散光線透過率を10%以上とすることが可能である。尚、本発明において、ヘイズ値は東洋精機製作所(株)製の直読ヘイズメーターを用いて測定するものである。前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、視差(像ボケ)が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【0045】
ここで、光散乱層3には、光散乱性微粒子に加えて、色特性の補正のための色材をさらに含有させる。これにより、光散乱性微粒子の添加に伴う着色を効果的に防止している。色特性の補正のための色材としては、前述の(d)において挙げたものを用いることができる。
なお、本態様において、色特性の補正のための色材は光散乱層3以外の層に含有させる構成としてもよい。
【0046】
着色層4は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、また、各着色パターン(4R,4G,4B)も、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等、特に制限はない。
【0047】
さらに、カラーフィルタ1を構成する透明電極層5は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法により形成することができる。このような透明電極層5の厚みは0.01〜1μm、好ましくは0.03〜0.5μm程度である。
【0048】
このようなカラーフィルタ1は、光散乱層3の色付きを、色材による色特性補正で確実に防止することができるので、カラーフィルタ1を使用して別工程で製造された反射型カラー液晶表示装置においても、光散乱に伴う色特性の低下が生じることはほとんどなく、また、カラーフィルタ1内に光散乱層3を備えるので、カラーフィルタ上(観測者側)に従来の反射型カラー液晶表示装置で使用されていた前方散乱板を配設することが不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱層3によって透明基板2と着色層4との密着性をより高いものとすることができる。
【0049】
第2の態様によるカラーフィルタ
図2に本発明の第2の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図2に示されるカラーフィルタ11は、透明基板12と、この透明基板12上に設けた光散乱性着色層14と、この光散乱性着色層14上に設けた透明電極層15とを備え、光散乱性着色層14は赤色着色パターン14R、緑色着色パターン14Gおよび青色着色パターン14Bから構成されている。
【0050】
上記のカラーフィルタ11を構成する透明基板12、透明電極層15は、上述のカラーフィルタ1における透明基板2、透明電極層5と同様であり、説明を省略する。
【0051】
カラーフィルタ11を構成する光散乱性着色層14は、従来の反射型カラー液晶表示装置における着色層と同様の作用をなすとともに、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものである。
【0052】
この光散乱性着色層14は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成される着色層中に光散乱性微粒子を分散させたものである。光散乱性微粒子としては、上述の(c)において挙げた微粒子を使用することができる。これらの微粒子の光散乱性着色層14における含有量は0.5〜70重量%、好ましくは1.0〜50重量%の範囲であり、光散乱性着色層14の厚みは、0.05〜15μm、好ましくは0.5〜15μm、より好ましくは0.5〜10μmの範囲で設定することができる。
【0053】
このカラーフィルタ11においても、光散乱性着色層14に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を10〜90、好ましくは25〜80、より好ましくは30〜70の範囲、全光線透過率を30%以上、拡散光線透過率を10%以上とすることが可能である。前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、視差(像ボケ)が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【0054】
ここで、光散乱性着色層14には、光散乱性微粒子に加えて、色特性の補正のための色材をさらに含有させる。これにより、光散乱性微粒子の添加に伴う着色を効果的に防止している。色特性の補正のための色材としては、前述の(d)において挙げたものを用いることができる。
なお、本態様において、色特性の補正のための色材は光散乱性着色層14以外の層に含有させる構成としてもよい。
【0055】
尚、光散乱性着色層14の各着色パターン(14R,14G,14B)は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等、特に制限はない。
【0056】
このようなカラーフィルタ11は、光散乱性微粒子を分散させた光散乱性着色層14の色特性の劣化を、光分散性着色層14の製造段階における色材による色特性補正で確実に防止することができ、かつ、光散乱程度を微粒子含有量の調整により各色ごとに微妙に制御することが可能である。したがって、カラーフィルタ11を使用して別工程で製造した反射型カラー液晶表示装置においても、光散乱に伴う色特性の低下が生じることはほとんどなく、また、カラーフィルタ11内に光散乱性着色層14を備えるので、カラーフィルタ上(観測者側)に従来の反射型カラー液晶表示装置で使用されていた前方散乱板を配設することが不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。
【0057】
第3の態様によるカラーフィルタ
図3に本発明の第3の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図3に示されるカラーフィルタ21は、透明基板22と、この透明基板22上に積層された着色層24、光散乱性平坦化層26、透明電極層25とを備えており、着色層24は赤色着色パターン24R、緑色着色パターン24Gおよび青色着色パターン24Bから構成されている。
【0058】
上記のカラーフィルタ21を構成する透明基板22、着色層24、透明電極層25は、上述のカラーフィルタ1における透明基板2、着色層4、透明電極層5と同様であり、説明を省略する。
【0059】
カラーフィルタ21を構成する光散乱性平坦化層26は、着色層24の表面の微小な凹凸をなくして透明電極層形成用に平坦な面を形成するとともに、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものである。
【0060】
この光散乱性平坦化層26は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、プロピニル系樹脂等の樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。光散乱性微粒子としては、前述の(c)において挙げた微粒子を使用することができる。光散乱性平坦化層26における微粒子の含有量は0.5〜70重量%、好ましくは1.0〜50重量%の範囲であり、光散乱性平坦化層26の厚みは0.5〜20μm、好ましくは1.0〜10μm程度である。
【0061】
このカラーフィルタ21においても、光散乱性平坦化層26に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を10〜90、好ましくは25〜80、より好ましくは30〜70の範囲、全光線透過率を30%以上、拡散光線透過率を10%以上とすることが可能である。前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、視差(像ボケ)が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【0062】
ここで、光散乱性平坦化層26には、光散乱性微粒子に加えて、色特性の補正のための色材をさらに含有させる。これにより、光散乱性微粒子の添加に伴う着色を効果的に防止している。色特性の補正のための色材としては、前述の(d)において挙げたものを用いることができる。
なお、本態様において、色特性の補正のための色材は光散乱性平坦化層26以外の層に含有させる構成としてもよい。
【0063】
このようなカラーフィルタ21は、光散乱性平坦化層26の色付きを、色材による色特性補正で確実に防止することができる。このため、カラーフィルタ21を使用して別工程で製造された反射型カラー液晶表示装置においても、光散乱に伴う色特性の低下がほとんど生じることがない。また、カラーフィルタ21内に光散乱性平坦化層26を備えるので、カラーフィルタ上(観測者側)に従来の反射型カラー液晶表示装置で使用されていた前方散乱板を配設することが不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱性平坦化層26を設けたことによる強度向上により、スペーサーによるギャップ(液晶層の厚み)制御がより容易となる。
【0064】
第4の態様によるカラーフィルタ
図4に本発明の第4の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図4に示されるカラーフィルタ31は、基板32上に設けた駆動素子層33と、この駆動素子層33上に順次積層された反射電極層34、光散乱層35、着色層36、透明電極層38とを備えており、着色層36は赤色着色パターン36R、緑色着色パターン36Gおよび青色着色パターン36Bから構成され、反射電極層34と透明電極層38は各着色パターンごとに導通している。
【0065】
カラーフィルタ31を構成する基板32は、各種のガラス基板、金属基板、樹脂基板、これらの2種以上の材料からなる複合基板等を使用することができ、その厚みは、カラーフィルタ31の用途等を考慮して適宜設定することができ、例えぱ、0.3〜10mm程度とすることができる。
【0066】
カラーフィルタ31を構成する駆動素子層33は、所定のパターンで形成された薄膜トランジスタ(TFT)およびドレイン、ソース、ゲートの各電極からなっている。また、反射電極層34はドレイン電極に接続された画素電極であり、絶縁層を介して駆動素子層33上に形成され、鏡面仕上げが施されている。また、後述するような半透過型カラー液晶表示装置に用いる場合、反射電極層34をハーフミラー型電極層や穴あき型電極層とすることができる。この反射電極層34は、アルミニウム、クロム、金、銀、銅等の金属薄膜で形成され、厚みは500〜10000Å、好ましくは1000〜3000Åの範囲で設定することができる。このような反射電極層34は、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法等の公知の薄膜形成方法により形成することができる。
【0067】
カラーフィルタ31を構成する光散乱層35は、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものであり、光透過性樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。
【0068】
上記の光透過性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビニルエーテル系樹脂等を挙げることができ、屈折率、反射電極層34や着色層36との密着性等を考慮して、1種の単独で、または、2種以上の混合物として使用することができる。
【0069】
また、光散乱性微粒子としては、前述の(c)において挙げたものを用いることができる。光散乱層35における微粒子の含有量は0.5〜70重量%、好ましくは1.0〜50重量%の範囲であり、光散乱層35の厚みは0.5〜20μm、好ましくは1.0〜10μm程度である。
【0070】
このカラーフィルタ31においても、光散乱層35に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を10〜90、好ましくは25〜80、より好ましくは30〜70の範囲、全光線透過率を30%以上、拡散光線透過率を10%以上とすることが可能である。前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、視差(像ボケ)が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【0071】
ここで、光散乱層35には、光散乱性微粒子に加えて、色特性の補正のための色材をさらに含有させる。これにより、光散乱性微粒子の添加に伴う着色を効果的に防止している。色特性の補正のための色材としては、前述の(d)において挙げたものを用いることができる。
なお、本態様において、色特性の補正のための色材は光散乱層35以外の層に含有させる構成としてもよい。
【0072】
着色層36は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、また、各着色パターン(36R,36G,36B)も、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等、特に制限はない。
【0073】
このようなカラーフィルタ31は、光散乱層35の色付きを、色材による色特性補正で確実に防止することができるので、カラーフィルタ31を使用して別工程で製造した反射型カラー液晶表示装置においても、色特性の低下がほとんど生じることはない。また、カラーフィルタ31内に光散乱層35を備えるので、従来の反射型カラー液晶表示装置で観測者側に配設されていた前方散乱板が不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱層35を介在させることによって反射電極層34と着色層36との密着性をより高いものとすることができる。
【0074】
第5の態様によるカラーフィルタ
図5に本発明の第5の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図5に示されるカラーフィルタ41は、基板42上に設けた駆動素子層43と、この駆動素子層43上に順次積層された反射電極層44、光散乱性着色層46、透明電極層48とを備えており、光散乱性着色層46は赤色着色パターン46R、緑色着色パターン46Gおよび青色着色パターン46Bから構成されている。
【0075】
上記のカラーフィルタ41を構成する基板42、駆動素子層43、反射電極層44、透明電極層48は、上述のカラーフィルタ31における基板32、駆動素子層33、反射電極層34、透明電極層38と同様であり、説明を省略する。
【0076】
カラーフィルタ41を構成する光散乱性着色層46は、従来の反射型カラー液晶表示装置における着色層と同様の作用をなすとともに、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものである。
【0077】
この光散乱性着色層46は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成される着色層中に光散乱性微粒子を分散させたものである。光散乱性微粒子としては、前述の(c)において挙げた微粒子を使用することができる。この微粒子の光散乱性着色層46における含有量は0.5〜70重量%、好ましくは1.0〜50重量%の範囲であり、光散乱性着色層46の厚みは、0.5〜15μm、好ましくは0.5〜10μmの範囲で設定することができる。
【0078】
このカラーフィルタ41においても、光散乱性着色層46に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を10〜90、好ましくは25〜80、より好ましくは30〜70の範囲、全光線透過率を30%以上、拡散光線透過率を10%以上とすることが可能である。前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、視差(像ボケ)が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【0079】
ここで、光散乱性着色層46には、光散乱性微粒子に加えて、色特性の補正のための色材をさらに含有させる。これにより、光散乱性微粒子の添加に伴う着色を効果的に防止している。色特性の補正のための色材としては、前述の(d)において挙げたものを用いることができる。
なお、本態様において、色特性の補正のための色材は光散乱性着色層46以外の層に含有させる構成としてもよい。
【0080】
尚、光散乱性着色層46の各着色パターン(46R,46G,46B)は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等、特に制限はない。
【0081】
このようなカラーフィルタ41は、光散乱性微粒子を分散させた光散乱性着色層の色特性の劣化を、光分散性着色層46の製造段階における色材による色特性補正で確実に防止することができ、かつ、光散乱程度を微粒子含有量の調整により各色ごとに微妙に制御することが可能である。したがって、カラーフィルタ41を使用して別工程で製造した反射型カラー液晶表示装置においても、光散乱に伴う色特性の低下がほとんど生じることはない。また、カラーフィルタ41内に光散乱性着色層46を備えるので、従来の反射型、カラー液晶表示装置で観測者側に配設されていた前方散乱板が不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。
【0082】
第6の態様によるカラーフィルタ
図6に本発明の第6の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図6に示されるカラーフィルタ51は、基板52上に設けた駆動素子層53と、この駆動素子層53上に順次積層された反射電極層54、着色層56、光散乱性平坦化層57および透明電極層58とを備えており、着色層56は赤色着色パターン56R、緑色着色パターン56Gおよび青色着色パターン56Bから構成されている。
【0083】
上記のカラーフィルタ51を構成する基板52、駆動素子層53、反射電極層54、着色層56および透明電極層58は、上述のカラーフィルタ31における基板32、駆動素子層33、反射電極層34、着色層36および透明電極層38と同様であり、説明を省略する。
【0084】
カラーフィルタ51を構成する光散乱性平坦化層57は、着色層56の表面の微小な凹凸をなくして液晶層の厚みを均一にするとともに、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものである。
【0085】
この光散乱性平坦化層57は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、プロピニル系樹脂等の樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。光散乱性微粒子としては、前述の(c)において挙げた微粒子を使用することができる。光散乱性平坦化層57における微粒子の含有量は0.5〜70重量%、好ましくは1.0〜50重量%の範囲であり、光散乱性平坦化層57の厚みは0.5〜20μm、好ましくは1.0〜10μm程度である。
【0086】
このカラーフィルタ51においても、光散乱性平坦化層57に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を10〜90、好ましくは25〜80、より好ましくは30〜70の範囲、全光線透過率を30%以上、拡散光線透過率を10%以上とすることが可能である。前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、視差(像ボケ)が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【0087】
ここで、光散乱性平坦化層57には、光散乱性微粒子に加えて、色特性の補正のための色材をさらに含有させる。これにより、光散乱性微粒子の添加に伴う着色を効果的に防止している。色特性の補正のための色材としては、前述の(d)において挙げたものを用いることができる。
なお、本態様において、色特性の補正のための色材は光散乱平坦化層57以外の層に含有させる構成としてもよい。
【0088】
このようなカラーフィルタ51は、光散乱性平坦化層57のに色付きを、カラーフィルタ51の製造段階において色材による色特性補正で確実に防止することができ、カラーフィルタ51を使用した反射型カラー液晶表示装置において光散乱に伴う色特性の低下を生じることがない。また、カラーフィルタ51内に光散乱性平坦化層57を備えるので、従来の反射型カラー液晶表示装置で観測者側に配設されていた前方散乱板が不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱性平坦化層57を設けたことによる強度向上により、スペーサーによるギャップ(液晶層の厚み)制御がより容易となる。
【0089】
第7〜第12の態様によるカラーフィルタ
以下に示す本発明の第7〜第12の態様によるカラーフィルタは、カラーフィルタ内の二つの層に光散乱性微粒子を含有してなる態様である。このように光散乱性微粒子を二層に分けて含有させることにより、1層当たりの光散乱性微粒子の量を減らすことができ、各層のヘイズ値を下げても、カラーフィルタ全体のヘイズ値を保持することができるので、各層を薄膜化でき、光散乱性微粒子を1層に含有させる場合よりも、膜厚の制御がしやすくなる。また、これらの第7〜第12の態様において、色特性の補正のための色材は、光散乱性微粒子とともに二層に含有させる構成としてもよいが、光散乱性微粒子とともに、あるいは光散乱微粒子とは別に一層のみに含有させる構成であってもよい。
【0090】
これらの態様のうち、第7〜第9の態様によるカラーフィルタは、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側に配設されるタイプのカラーフィルタである。また、第10〜第12の態様によるカラーフィルタは、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側と反対側に配設されるタイプのカラーフィルタである。
【0091】
第7の態様によるカラーフィルタ
本態様によるカラーフィルタは、図1に示される、前述した第1の態様のカラーフィルタにおいて、光散乱層3のみならず、着色層4にも光散乱微粒子を含有させたものである。すなわち、本態様によるカラーフィルタは、第1の態様の着色層4を、第2の態様の光散乱性着色層12で置き換えた構成となっている。したがって、本態様に用いる光散乱性微粒子は第2の態様において用いた微粒子と同様である。なお、本態様において光散乱層および光散乱性着色層に含有される光散乱性微粒子は、結果的に最適なヘイズ値が得られるように両層に配分されていればよく、各層における含有量は特に限定されない。
【0092】
本態様にあっては、光散乱微粒子は各着色パターン(4R,4G,4B)のうち、少なくとも1色の着色パターンに含有されていればよく、各色ごとに含有量を変化させてもよい。これにより、ヘイズ値が均等に得られない場合に、ヘイズ値が均等に得られるように微調整できるという利点がある。また、光散乱微粒子が着色パターンの全色に含有されていてもよいのはもちろんである。
【0093】
第8の態様によるカラーフィルタ
本態様によるカラーフィルタは、図3に示される、前述した第3の態様のカラーフィルタにおいて、光散乱性平坦化層26のみならず、着色層24にも光散乱微粒子を含有させたものである。すなわち、本態様によるカラーフィルタは、第3の態様の着色層24を、第2の態様の光散乱性着色層14で置き換えた構成となっている。したがって、本態様に用いる光散乱性微粒子は第2の態様において用いた微粒子と同様である。なお、本態様において光散乱層および光散乱性着色層に含有される光散乱性微粒子は、結果的に最適なヘイズ値が得られるように両層に配分されていればよく、各層における含有量は特に限定されない。
【0094】
本態様にあっては、光散乱微粒子は各着色パターン(24R,24G,24B)のうち、少なくとも1色の着色パターンに含有されていればよく、各色ごとに含有量を変化させてもよい。これにより、ヘイズ値が均等に得られない場合に、ヘイズ値が均等に得られるように微調整できるという利点がある。また、光散乱微粒子が着色パターンの全色に含有されていてもよいのはもちろんである。
【0095】
第9の態様によるカラーフィルタ
本態様によるカラーフィルタは、図1に示される、前述した第1の態様のカラーフィルタにおいて、光散乱層3のみならず、着色層4と透明電極層5との間に、前述した第3の態様の光散乱性平坦化層26と同様の層を設けたものである。これにより、光散乱層3によって、透明基板2と着色層4との密着性をより高いものとすることができ、光散乱性平坦化層26により、着色層4の表面の凹凸を無くして平坦な面を得ることができるという利点がある。なお、本態様において光散乱層および光散乱性平坦化層に含有される光散乱性微粒子は、結果的に最適なヘイズ値が得られるように両層に配分されていればよく、各層における含有量は特に限定されない。
【0096】
第10の態様によるカラーフィルタ
本態様によるカラーフィルタは、図4に示される、前述した第4の態様のカラーフィルタにおいて、光散乱層35のみならず、着色層36にも光散乱微粒子を含有させたものである。すなわち、本態様によるカラーフィルタは、第4の態様の着色層36を、第5の態様の光散乱性着色層46で置き換えた構成となっている。したがって、本態様に用いる光散乱性微粒子は第5の態様において用いた微粒子と同様である。なお、本態様において光散乱層および着色層に含有される光散乱性微粒子は、結果的に最適なヘイズ値が得られるように両層に配分されていればよく、各層における含有量は特に限定されない。
【0097】
本態様にあっては、光散乱微粒子は各着色パターン(36R,36G,36B)のうち、少なくとも1色の着色パターンに含有されていればよく、各色ごとに含有量を変化させてもよい。これにより、ヘイズ値が均等に得られない場合に、ヘイズ値が均等に得られるように微調整できるという利点がある。また、光散乱微粒子が着色パターンの全色に含有されていてもよいのはもちろんである。
【0098】
第11の態様によるカラーフィルタ
本態様によるカラーフィルタは、図6に示される、前述した第6の態様のカラーフィルタにおいて、光散乱性平坦化層57のみならず、着色層56にも光散乱微粒子を含有させたものである。すなわち、本態様によるカラーフィルタは、第6の態様の着色層56を、第5の態様の光散乱性着色層46で置き換えた構成となっている。したがって、本態様に用いる光散乱性微粒子は第5の態様において用いた微粒子と同様である。なお、本態様において光散乱層および着色層に含有される光散乱性微粒子は、結果的に最適なヘイズ値が得られるように両層に配分されていればよく、各層における含有量は特に限定されない。
【0099】
本態様にあっては、光散乱微粒子は各着色パターン(56R,56G,56B)のうち、少なくとも1色の着色パターンに含有されていればよく、各色ごとに含有量を変化させてもよい。これにより、ヘイズ値が均等に得られない場合に、ヘイズ値が均等に得られるように微調整できるという利点がある。また、光散乱微粒子が着色パターンの全色に含有されていてもよいのはもちろんである。
【0100】
第12の態様によるカラーフィルタ
本態様によるカラーフィルタは、図4に示される、前述した第4の態様のカラーフィルタにおいて、光散乱層35のみならず、着色層36と透明電極層38との間に、前述した第6の態様の光散乱性平坦化層57と同様の層を設けたものである。これにより、光散乱層35によって、透明基板32と着色層36との密着性をより高いものとすることができ、光散乱性平坦化層26により、着色層36の表面の凹凸を無くして平坦な面を得ることができるという利点がある。なお、本態様において光散乱層および光散乱性平坦化層に含有される光散乱性微粒子は、結果的に最適なヘイズ値が得られるように両層に配分されていればよく、各層における含有量は特に限定されない。
【0101】
反射型カラー液晶表示装置
次に、本発明のカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示装置の例を挙げる。
【0102】
図7は図1に示される本発明のカラーフィルタ1を用いた反射型カラー液晶表示装置を示す概略縦断面図である。図7において、反射型カラー液晶表示装置61は、観察者側に本発明のカラーフィルタ1を配設し、このカラーフィルタ1の透明基板2上に位相差板62と偏光板63を備え、基板65上に駆動素子層66、反射電極層67が形成された対向電極基板と上記カラーフィルタ1との間に液晶層68を形成したものである。
【0103】
また、図8は図5に示される本発明のカラーフィルタ41を用いた反射型カラー液晶表示装置を示す概略縦断面図である。図8において、反射型カラー液晶表示装置71は、透明基板72の一方の面に透明電極層73を備え他の面に位相差板74と偏光板75を備えた対向基板と、本発明のカラーフィルタ41とを所定のギャップを介して向かい合わせ、間隙部に液晶層78を形成したものである。この反射型カラー液晶表示装置71では、本発明のカラーフィルタ41が液晶層78を介して観察者側と反対側に位置する。
【0104】
本発明のカラーフィルタは、上述のような反射型カラー液晶表示装置の他に半透過型カラー液晶表示装置にも用いることができる。
半透過型カラー液晶表示装置は、透過型と反射型の各カラー液晶表示装置の長所を兼ね備えたものとして開発されており、1つの画素の中に、透過表示部分と反射表示部分を形成し、従来、表示原理の異なる液晶表示モードであった透過/反射の液晶表示モードを両立した表示モードを備えるものである。
【0105】
図7に示すような構造で半透過型カラー液晶表示装置を作製する場合、上述の反射電極層67をハーフミラー型の電極層や穴あき型の電極層とし、本発明のカラーフィルタ1,11,21はそのまま使用することができる。
【0106】
また、図8に示すような構造で半透過型カラー液晶表示装置を作製する場合、上述の本発明のカラーフィルタ31,41,51の各反射電極層34,44,54をハーフミラー型の電極層や穴あき型の電極層とする。ハーフミラー型電極層は、一部の光を透過させ残りを反射する半透過特性を導電性薄膜自体にもたせたものであり、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法等の公知の成膜プロセスを制御することにより形成できる。また、穴あき型電極層は、1つの画素を面積的に透過部(穴あき部)と反射部に割り振ったものであり、上記のような成膜方法により金属薄膜を成膜した後、これをパターニングして所定の微細開口を設けることにより形成できる。
【0107】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【0108】
実施例A1
基板として、厚み0.7mmのガラス基板(無アルカリガラス)を準備した。このガラス基板上に下記組成の光散乱層用塗工液をスピンコーティング法により塗布し乾燥させ、その後、露光、現像、ポストベーク(200℃、30分)を行い光散乱層(厚み10μm)を形成した。
【0109】
光散乱層用塗工液
・エポキシアクリレート …35重量部
(東亞合成化学社製;EA450)
・多官能アクリレートモノマー …15重量部
(日本化薬(株)製;DPHA)
・メラミンビーズ(平均粒径0.7μm) …10重量部
・重合開始剤 … 4重量部
(チバガイギー社製イルガキュア184)
・希釈溶剤 …36重量部
(プロピレングリコールモノエチルアセテート)
【0110】
次に、光散乱層上に赤色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCR−7000)をスピンコーティング法により塗布し、所定のフォトマスクを介して塗布膜を露光し、その後、現像液(富士フィルムオーリン(株)製CD)を用いて現像し、ガラス基板を200℃に30分間保持して着色層を硬化させ赤色の着色パターンを形成した。
【0111】
同様に、緑色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCG−7000)および青色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCG−7000)を使用して、上記と同様にして緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成し着色層とした。
【0112】
次いで、上記の着色層上に定法にしたがって透明電極(ITO)層を形成し、この透明電極層上にポリイミド樹脂の配向膜(厚み0.05μm)を形成して、図1に示されるような構造のカラーフィルタ(実施例A1)を得た。
【0113】
ここで、上記光散乱層用塗工液に、色特性の補正のための色材を添加することにより、光散乱性微粒子の添加に伴う色特性の劣化を防止して、カラーフィルタに優れた色特性を付与することができる。
【0114】
実施例A2
基板として、厚み0.7mmのガラス基板(無アルカリガラス)を準備した。このガラス基板上に、赤色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCR−7000)に光散乱性微粒子として平均粒径が0.7μmであるメラミンビーズを27重量%含有させた塗工液をスピンコーティング法により塗布し、所定のフォトマスクを介して塗布膜を露光し、その後、現像液(富士フィルムオーリン(株)製CD)を用いて現像し、ガラス基板を200℃に30分間保持して着色層を硬化させ赤色の着色パターンを形成した。
【0115】
同様に、緑色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCG−7000)に平均粒径が0.7μmであるメラミンビーズを27重量%含有させた塗工液、および、青色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCB−7000)に平均粒径が0.7μmであるメラミンビーズを27重量%含有させた塗工液を使用して、上記と同様にして緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成し光散乱性着色層とした。
【0116】
次いで、実施例A1と同様にして透明電極(ITO)層、配向膜を形成して、図2に示されるような構造のカラーフィルタ(実施例A2)を得た。
【0117】
ここで、上記3種類の光散乱性着色層用塗工液に、色特性の補正のための色材を添加することにより、光散乱性微粒子の添加に伴う色特性の劣化を防止して、カラーフィルタに優れた色特性を付与することができる。
【0118】
実施例A3
基板として、厚み0.7mmのガラス基板(無アルカリガラス)を準備し、このガラス基板上に実施例A1と同様にして着色層を形成した。
次いで、着色層上に下記組成の光散乱性平坦化層用塗工液をスピンコーティング法により塗布し乾燥させ、その後、露光、現像、ポストベーク(200℃、30分)を行い光散乱性平坦化層(厚み10μm)を形成した。
【0119】
光散乱性平坦化層用塗工液
・エポキシアクリレート …35重量部
(東亞合成化学社製;EA450)
・多官能アクリレートモノマー …15重量部
(日本化薬(株)製;DPHA)
・メラミンビーズ(平均粒径0.7μm) …10重量部
・重合開始剤 … 4重量部
(チバガイギー社製イルガキュア184)
・希釈溶剤 …36重量部
(プロピレングリコールモノエチルアセテート)
【0120】
次いで、光散乱性平坦化層上に実施例A1と同様にして透明電極(ITO)層、配向膜を形成して、図3に示されるような構造のカラーフィルタ(実施例A3)を得た。
【0121】
ここで、上記光散乱性平坦化層用塗工液に、色特性の補正のための色材を添加することにより、光散乱性微粒子の添加に伴う色特性の劣化を防止して、カラーフィルタに優れた色特性を付与することができる。
【0122】
上述のように作製した各カラーフィルタ(実施例A1〜A3)のガラス基板上に位相差板と偏光板を積層した。また、厚み0.7mmのガラス基板上にTFT駆動素子層、および、アルミニウムからなる反射電極層を形成し、さらにポリイミド樹脂の配向膜(厚み0.05μm)を形成して対向電極基板とし、この対向電極基板とカラーフィルタの各配向膜を対向させ、ネマティック液晶層(厚み5.0μmを設けて反射型カラー液晶表示装置を作成した。
【0123】
実施例A4
基板として、厚み0.7mmのガラス基板(無アルカリガラス)を準備し、このガラス基板上にTFT駆動素子層、および、アルミニウムからなる反射電極層を形成した。次いで、反射電極層上に実施例A1と同組成の光散乱層用塗工液をスピンコーティング法により塗布し乾燥させ、その後、露光、現像、ポストベーク(200℃、30分)を行い光散乱層(厚み8.0μm)を形成した。
【0124】
次に、光散乱層上に実施例A1と同様にして着色層を形成した。
次いで、着色層上に透明電極(ITO)層を形成し、さらにポリイミド樹脂の配向膜(厚み0.05μm)を形成して、図4に示されるような構造のカラーフィルタ(実施例A4)を得た。
【0125】
ここで、上記光散乱層用塗工液に、色特性の補正のための色材を添加することにより、光散乱性微粒子の添加に伴う色特性の劣化を防止して、カラーフィルタに優れた色特性を付与することができる。
【0126】
実施例A5
基板として、厚み0.7mmのガラス基板(無アルカリガラス)を準備し、このガラス基板上にTFT駆動素子層、および、アルミニウムからなる反射電極層を形成した。
次いで、反射電極層上に、赤色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCR−7000)に光散乱性微粒子として平均粒径が0.7μmであるメラミンビーズを27重量%含有させた塗工液をスピンコーティング法により塗布し、所定のフォトマスクを介して塗布膜を露光し、その後、現像液(富士フィルムオーリン(株)製CD)を用いて現像し、ガラス基板を200℃に30分間保持して着色層を硬化させ赤色の着色パターンを形成した。
【0127】
同様に、緑色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCG−7000)に平均粒径が0.7μmであるメラミンビーズを27重量%含有させた塗工液、および、青色着色パターン用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCB−7000)に平均粒径が0.7μmであるメラミンビーズを27重量%含有させた塗工液を使用して、上記と同様にして緑色の着色パターン、青色の着色パターンを形成し光散乱性着色層とした。
次いで、光散乱性着色層上に実施例A4と同様にして透明電極層を形成し、さらに配向膜を形成して、図5に示されるような構造のカラーフィルタ(実施例A5)を得た。
【0128】
ここで、上記3種類の光散乱性着色層用塗工液に、色特性の補正のための色材を添加することにより、光散乱性微粒子の添加に伴う色特性の劣化を防止して、カラーフィルタに優れた色特性を付与することができる。
【0129】
実施例A6
基板として、厚み0.7mmのガラス基板(無アルカリガラス)を準備し、このガラス基板上にTFT駆動素子層、および、アルミニウムからなる反射電極層を形成した。
次いで、反射電極層上に実施例A1と同様にして着色層を形成した。
次に、着色層上に実施例A3と同組成の光散乱性平坦化層用塗工液をスピンコーティング法により塗布し乾燥させ、その後、露光、現像、ポストベーク(200℃、30分)を行い光散乱性平坦化層(厚み8.0μm)を形成した。
次いで、光散乱性平坦化層上に実施例A4と同様に透明電極層を形成し、さらに配向膜を形成して、図6に示されるような構造のカラーフィルタ(実施例A6)を得た。
【0130】
ここで、上記光散乱性平坦化層用塗工液に、色特性の補正のための色材を添加することにより、光散乱性微粒子の添加に伴う色特性の劣化を防止して、カラーフィルタに優れた色特性を付与することができる。
【0131】
そして、厚み0.7mmのガラス基板の一方の面に透明電極(ITO)層を形成し、さらにポリイミド樹脂の配向膜(厚み0.05μm)を形成し、ガラス基板の他の面に位相差板と偏光板を積層して対向基板を形成した。この対向基板と上述のように作製した各カラーフィルタ(実施例A4〜A6)の配向膜を対向させ、ネマティック液晶層(厚み5.0μm)を設けて反射型カラー液晶表示装置を作製した。
【0132】
比較例A1
光散乱層を設けない他は、実施例A1と同様にしてカラーフィルタを作製した。そして、このカラーフィルタ(比較例)のガラス基板上に位相差板と前方散乱層を内蔵した偏光板(日東電工(株)製AGS1)を積層した。また、厚み0.7mmのガラス基板上にTFT駆動素子層、アルミニウムからなる反射電極層を形成し、さらにポリイミド樹脂の配向膜(厚み0.05μm)を形成して対向電極基板とし、この対向電極基板の配向膜とカラーフィルタの配向膜を対向させ、ネマティック液晶層(厚み5.0μm)を設けて反射型カラー液晶表示装置を作製した。
【0133】
上述のように本発明のカラーフィルタ(実施例A1〜A6)と比較のカラーフィルタ(比較例A1)をそれぞれ用いた各反射型カラー液晶表示装置の表示画像の輝度を下記の方法で測定して、結果を下記の表1に示した。
【0134】
輝度の測定方法
輝度計(トプコン(株)製BM7)を正面に設置し、光源入射角度を15°、20°、30°、45°と変化させて反射率(正面輝度)を測定した。
また、本発明のカラーフィルタ(実施例A1〜A3)と比較のカラーフィルタ(比較例A1)のヘイズ値、全光線透過率、拡散光線透過率を東洋精機製作所(株)製直読ヘイズメーターで測定して、結果を下記の表1に示した。
【0135】
【表1】
【0136】
実施例B1
カラーフィルタに色材を添加することによる分光特性の変化を調べた。なお、本実施例では、散乱光を無くして計測を容易とするため、また、光散乱性微粒子が入った時の分光特性の変化を計算しておけば、光散乱性微粒子および色材を添加した場合の分光特性を導き出すことができるため、光散乱層形成材料から光散乱性微粒子を除いた光散乱層用塗工液を作製することにより、分光特性の測定を行った。
【0137】
まず、光散乱層および光散乱性平坦化層に各種顔料を分散した場合を想定し、以下のような配合比で配合例1〜3の光散乱性微粒子を含まない光散乱層用塗工液を調製した。ここでは、顔料の分散にペイントシェーカーを用いたが、顔料分散にはロール分散装置等の様々な分散機を使用することができる。
【0138】
配合例1
・エポキシアクリレート(EA450 東亞合成) 50重量部
・多官能アクリレートモノマー(DPHA 日本化薬) 20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア907 日本化薬) 5重量部
・P.R209赤顔料 1重量部
・分散材(Disperbyk161 ビックケミージャパン) 5重量部
配合例2
・エポキシアクリレート(EA450 東亞合成) 50重量部
・多官能アクリレートモノマー(DPHA 日本化薬) 20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア907 日本化薬) 5重量部
・P.B15:3青顔料 1重量部
・分散材(Disperbyk161 ビックケミージャパン) 5重量部
配合例3
・エポキシアクリレート(EA450 東亞合成) 50重量部
・多官能アクリレートモノマー(DPHA 日本化薬) 20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア907 日本化薬) 5重量部
・P.V23.紫顔料 1重量部
・分散材(Disperbyk161 ビックケミージャパン) 5重量部
【0139】
次に、実施例A3と同様にして着色層まで作製した。得られた着色層上に上記配合例1の光散乱性微粒子を含まない光散乱層用塗工液を10μmの膜厚に塗布し乾燥させ、その後、露光、現像、ポストベーク(200℃、30分)を行い、カラーフィルタを得た。また、配合例2の塗工液を使用したカラーフィルタ、配合例3の塗工液を使用したカラーフィルタ、および配合例1から色材を除いた塗工液を使用したカラーフィルタについても上記同様にして作製した。
【0140】
作製したカラーフィルタについて顕微分光測光装置(機種名:OSP−SP200、オリンパス光学社製)により、反射分光色度座標(D65光源)を測定した。
【0141】
図9に配合例1の塗工液を用いた場合の測定結果を、図10に配合例2の塗工液を用いた場合の測定結果を、図11に配合例3の塗工液を用いた場合の測定結果を、図12に色材無添加のカラーフィルタの測定結果をそれぞれ示す。すなわち、図9が赤顔料を添加した場合の測定結果を、図10が青顔料を添加した場合の測定結果を、図11が紫顔料を添加した場合の測定結果を、図12が色材を添加しない場合の測定結果をそれぞれ色度座標上に示す。
なお、図中、○印が緑色に、□印が青色に、△印が赤色に、座標中央に位置する△印が白色に、+印が標準の光D65の色度座標に、それぞれ対応する。
【0142】
図9〜図12から分かるように、本発明の色材を用いる態様によれば、同一の条件で着色層を形成したカラーフィルタ(図12)に対し、赤(図9)、青(図10)および紫(図11)と所望の分光特性を付与することができる。すなわち、本発明のカラーフィルタを様々な分光特性仕様に対応させることが可能になった。
【0143】
実施例B2
カラーフィルタに色材を添加することにより、光散乱層の色補正を行い、カラーフィルタ自体が黄色味を帯びる問題についての改善を行った。すなわち、前述の通り光散乱層はその機能を発揮するために5μm以上の厚い膜厚を必要とする場合がある。このような材料にカラーフィルタの色特性に悪い影響を与える着色成分が存在すると、カラーフィルタ自体が黄色味を帯びるという問題があり、本実施例はこの問題を解決したものである。
【0144】
なお、本実施例においても、散乱光を無くして計測を容易とするため、また、光散乱性微粒子が入った時の分光特性の変化を計算しておけば、光散乱性微粒子および色材を添加した場合の分光特性を導き出すことができるため、光散乱層形成材料から光散乱性微粒子を除いた光散乱層用塗工液を作製することにより、分光特性の測定を行った。
【0145】
まず、光散乱層および光散乱性平坦化層に各種顔料を分散した場合を想定し、以下のような配合比で配合例4〜6の光散乱層用塗工液を調製した。ここでは、顔料の分散にペイントシェーカーを用いたが、顔料分散にはロール分散装置等の様々な分散機を使用することができる。
【0146】
配合例4
・エポキシアクリレート(EA450 東亞合成) 50重量部
・多官能アクリレートモノマー(DPHA 日本化薬) 20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア907 日本化薬) 5重量部
配合例5
・エポキシアクリレート(EA450 東亞合成) 50重量部
・多官能アクリレートモノマー(DPHA 日本化薬) 20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア369 日本化薬) 5重量部
配合例6
・エポキシアクリレート(EA450 東亞合成) 50重量部
・多官能アクリレートモノマー(DPHA 日本化薬) 20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア369 日本化薬) 5重量部
・P.V23.紫顔料 0.5重量部
・分散材(Disperbyk161 ビックケミージャパン) 5重量部
【0147】
ここで、配合例5および6において用いられる光重合開始剤(イルガキュア369)は高感度で光重合を効率良く行える反面、可視領域に吸収を持つために黄色に着色する問題がある。その一方、配合例4において用いられる光重合開始剤(イルガキュア907)は可視領域に吸収を持たない反面、低感度であるためプロセス的に露光時間が長くなり、生産性を低下させるという問題を有している。
【0148】
次に、光散乱層を形成しないこと以外は、実施例A1と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタ基板に上記配合例4の光散乱層用塗工液をスピンコーティング法により塗布し乾燥させ、その後、露光、現像、ポストベーク(200℃、30分)を行い光散乱層を形成した。こうして、色補正光散乱層付カラーフィルタを得た。また、配合例5の塗工液を使用したカラーフィルタ、および配合例6の塗工液を使用したカラーフィルタについても上記同様にして作製した。
【0149】
作製したカラーフィルタについて、実施例B1と同様にして反射分光色度座標(D65光源)を測定した。
【0150】
図13に配合例4の塗工液を用いた場合の測定結果を、図14に配合例5の塗工液を用いた場合の測定結果を、図15に配合例6の塗工液を用いた場合の測定結果をそれぞれ示す。すなわち、図13がカラーフィルタの色特性を低下させる成分(イルガキュア369)を含まない場合を示し、図14がカラーフィルタの色特性を低下させる成分(イルガキュア369)を含む場合を示し、図15がカラーフィルタの色特性を低下させる着色成分を含む場合(図13)であって、色材を添加して色補正を行った場合を示す。
【0151】
図13〜図15から分かるように、本発明の色材を添加して色補正を行った態様(図15)によれば、色補正光散乱層付カラーフィルタの色特性を低下させる着色成分を含むような材質の場合(図14)であっても、色特性を低下させる着色成分を含まない材質の場合(図13)とほぼ同等という、十分な色特性を得ることが可能となる。したがって、色補正のための色材を有する本発明によれば、色特性を低下させることなく、光重合開始剤(本実施例ではイルガキュア369)の持つ感度を十分に活用することができる。
【0152】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のカラーフィルタによれば、前方散乱板を不要にするとともに、高輝度で視差(像ボケ)が無く、かつ色特性の劣化を防止して優れた色特性を実現することができる。
また、所望の色特性を付与して、様々な分光仕様に容易に対応させることができる。さらには、厚膜に伴う着色性に拘束されることなく、製造に適した材料を幅広く選択することができるので、生産性を向上できるという利点もある。
【0153】
さらに、光散乱層上に着色層を設けた場合には、特に色補正が行い易く、また、光散乱性着色層を設けた場合には、光散乱層と着色層とを一括して形成できるので製造工程の簡略化が可能であり、また、光散乱性平坦化層を設けた場合には、保護層、平坦化膜としての機能も付加することができる。さらに、反射電極層を備えた本発明のカラーフィルタでは、反射電極層をハーフミラー型の電極層や穴あき型の電極層とすることにより、半透過型カラー液晶表示装置にも使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図2】本発明の第2の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図3】本発明の第3の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図4】本発明の第4の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図5】本発明の第5の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図6】本発明の第6の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図7】本発明のカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示装置の一例を示す概略縦断面図である。
【図8】本発明のカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示装置の他の例を示す概略縦断面図である。
【図9】カラーフィルタに赤顔料を添加した場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【図10】カラーフィルタに青顔料を添加した場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【図11】カラーフィルタに紫顔料を添加した場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【図12】カラーフィルタに色材を添加しない場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【図13】カラーフィルタが色特性を低下させる着色成分を含んでいない場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【図14】カラーフィルタが色特性を低下させる着色成分を含んでいる場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【図15】カラーフィルタが色特性を低下させる着色成分を含んでいる場合であって、色材を添加して色補正を行った場合における、反射分光色度座標の一例を示す図である。
【符号の説明】
1,11,21 カラーフィルタ、
2,12,22 透明基板
3 光散乱層
4,24 着色層
14 光散乱性着色層
5,15,25 透明電極層
26 光散乱性平坦化層
31,41,51 カラーフィルタ
32,42,52 基板
33,43,53 駆動素子層
34,44,54 反射電極層
35 光散乱層
36,56 着色層
38,48,58 透明電極層
46 光散乱性着色層
57 光散乱性平坦化層
61,71 反射型カラー液晶表示装置
Claims (3)
- 基板と、赤色、緑色、および青色の3色の着色パターンからなる着色層とを少なくとも含んでなるカラーフィルタであって、
光散乱性微粒子と、色特性の補正のための色材とを含有してなり、
ヘイズ値が10〜90の範囲内にあり、全光線透過率が30%以上である、カラーフィルタ。 - ヘイズ値が30〜70の範囲内にある、請求項1に記載のカラーフィルタ。
- 前記光散乱性微粒子および前記色材の両方を含有する層を有する、請求項1または2に記載のカラーフィルタ。
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